Şehir Augustus tarafından 25 BC yılında fethedilmiş ve Roma İmparatorluğu tarafından yönetilmeye başlanmıştır. Galatyanın Roman eyaletinin başkenti Ankara, büyük ticari öneme sahip bir merkez olma özelliğini de sürdürdü. Ankara aynı zamanda duvarlarında mermere kazınmış Res Gestae Divi Augusti diye bilinen kitabeyi bulunduran ve Augustus'un Faaliyetlerinin resmi kayıtlarını içeren Ankara Anıtı (Augustus ve Roma Tapınağı) ile de ünlüdür. Ankara kalıntıları bugün hala değerli yarım kabartmalar, kitabeler ve diğer mimari parçalarla döşelidir.
Augustus Ankara'yı Orta Anadolunun üç yönetim merkezinden biri yapmaya karar verdi. Daha sonra şehre Frigyalılar ve Gal dili ve Keltçeye yakın bir dil konuşan Galatyanlar yerleştirildi. Ankara Tectosage diye bilinen kabilenin merkeziydi ve Augustus onları geliştirerek imparatorluğuna ana bir merkez haline getirdi. İki diğer Galatyan kabile merkezleri; Yozgat yakınlarındaki Tavium ve Batıda Sivrihisar yakınındaki Pessinus (Balhisar) Roma döneminin oldukça önemli yerleşkeleri olma durumlarını sürdürdüler fakat Ankara büyük bir metropol haline geldi.
Roma İmparatorluğunun iyi zamanlarında Ankara'da 200,000 kişi yaşadığı tahmin edilmektedir ve bu sayı Roma İmparatorluğunun düşüşünden onikinci yüzyılın başlarına kadar olan zamandan çok daha fazladır. Küçük bir nehir olan Ankara Çayı Roma şehirlerinin içerisinden doğru akmaktadır. Şimdi nehir çevrilmiş durumdadır fakat Roma, Bizans ve Osmanlı dönemlerinde eski kentlerin kuzey sınırlarını belirlemekteydi. Çankaya, şimdiki şehir merkezinin güneyinde görkemli tepelerin kenarında Roma şehirlerinin dışında bulunmaktaydı ve muhtemelen yazlık dinlenme yerleri olarak kullanılmaktaydı. 19. yüzyılda En az bir Roma villası veya köşkünün kalıntıları şuanki Çankaya Köşkünün çok fazla uzağında olmayan bir yerde bulunmaktaydı. Roma şehri batıda Tren İstasyonu ve Gençlik Parkının olduğu alana, tepelerin güneyinden doğru da şu anda Hacettepe Üniversitesinin kapladığı bölgenin aşağısına doğru uzanmaktaydı. Ankara tüm ölçütlerde büyüyebilen ve diğer Roma kentleri olan Gaul veya Britanya'dan daha geniş bir şehirdi.